機械優(yōu)化設(shè)計實驗指導書

1、前 言機械優(yōu)化設(shè)計是一門實踐性很強的課程，必須通過實際上機操作運用各種優(yōu)化方法程序來達到：1、加深對機械優(yōu)化設(shè)計方法的基本理論和算法步驟的理解；2、培養(yǎng)獨立編制計算機程序的能力；3、掌握常用優(yōu)化方法程序的使用；4、培養(yǎng)靈活運用優(yōu)化方法解決工程設(shè)計問題的能力。因此，本課程在課堂教學過程中安排適當?shù)臅r間上計算機運算。本書作為上機實驗的指導書，旨在對每次實驗?zāi)康膬?nèi)容提出具體要求，并加以考核。實驗報告內(nèi)容每次上機實驗后，學生要做一份完整的實驗報告，實驗報告內(nèi)容應(yīng)包括：1、優(yōu)化方法的基本原理簡述；2、自編優(yōu)化方法源程序。3、考核題的優(yōu)化結(jié)果及其分析；4、具體工程設(shè)計問題的數(shù)學模型、優(yōu)化設(shè)計結(jié)果及其分析。

2、實驗一 一維搜索方法（黃金分割法或二次插值法）1、 目的：加深對一維搜索方法的確定區(qū)間的進退法和縮短區(qū)間的黃金分割法或二次插值法基本原理的理解2、 內(nèi)容：按所給程序框圖編制上機程序，上機輸入、調(diào)試并運行程序，或調(diào)試并運行已給程序，用所給考核題進行檢驗。3、 考核題（a00，h0=0.1, e=0.001）(1) (2) (3) (4) (5) 求函數(shù)自點出發(fā)，沿方向的最優(yōu)步長因子a× 和在d方向的極小點X*和極小值f(X*)。實驗二 多維無約束優(yōu)化方法（鮑威爾法或擬牛頓法）1、目的：加深對所學多維無約束優(yōu)化方法基本原理的理解，增強編制和調(diào)試程序的能力，懂得如何在多維無約束優(yōu)化方法中調(diào)

3、用一維搜索方法程序。2、內(nèi)容：按所給程序框圖編制上機程序，上機輸入、調(diào)試并運行程序，或調(diào)試并運行已給程序，用所給考核題進行檢驗。3、考核題(1) 初始點：或(2) 初始點：(3) 初始點：(4) 初始點：(5) 初始點：實驗三 多維約束優(yōu)化方法（懲罰函數(shù)法或復(fù)合形法）1、目的：加深對所學多維約束優(yōu)化方法基本原理的理解，增強編制和調(diào)試程序的能力，懂得如何在多維約束優(yōu)化方法中調(diào)用多維無約束優(yōu)化方法程序。2、內(nèi)容：按所給程序框圖編制上機程序，上機輸入、調(diào)試并運行程序，或調(diào)試并運行已給程序，用所給考核題進行檢驗。3、考核題(1) (2) (3) 實驗四 實際工程設(shè)計問題的優(yōu)化設(shè)計1、目的：加深對所學各

4、種優(yōu)化方法基本原理、特點的理解，增強靈活運用各優(yōu)化方法解決工程實際問題的能力。2、內(nèi)容：1）建立實際工程設(shè)計問題的數(shù)學模型；2）運用自編的優(yōu)化設(shè)計程序或所給程序解決所建立數(shù)學模型；3）對運行計算結(jié)果進行分析。4、 設(shè)計題目：1）梯形截面容器的優(yōu)化設(shè)計問題 用長L =24cm ，寬B =14cm的鐵皮制成梯形截面容器，求斜邊長x1傾角x2 多大時，容積v最大？ 2）平面四連桿機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)，要求曲柄l1從j0 轉(zhuǎn)到j(luò)m= j0+900時，搖桿l3的轉(zhuǎn)角最佳再現(xiàn)已知的運動規(guī)律：yE=y0+2(jj0)2/3p，且已知l1=1, l4=5, j0為極位夾角，其傳動角允許在450£g£1350范圍內(nèi)變化3）人字架優(yōu)化設(shè)計問題 人字架由兩個鋼管構(gòu)成，其頂點受外力2F =3´105N。已知人字架跨度2B =152cm，鋼管壁厚T =0.25cm，鋼管材料的彈性模量E =2.1´105MPa，材料密度r=7.8´103kg/m3，許用壓應(yīng)力sy=420MPa，求在鋼管應(yīng)力s不超過許用應(yīng)力sy和失穩(wěn)臨界應(yīng)力se的條件下，人字架的高h和鋼管平均直徑D為多少時，使鋼管總質(zhì)量m為最小。4）銷軸結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計問題 已知P =1000kgf,M=1000kgf.cm，sw=1000kgf/cm2，t=750 kgf/cm